一種混合調(diào)節(jié)式可調(diào)電抗器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種混合調(diào)節(jié)式可調(diào)電抗器，屬于電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電抗器主要在電網(wǎng)中作為無功補償、電壓調(diào)節(jié)、故障電流抑制等電力應(yīng)用領(lǐng)域的 關(guān)鍵設(shè)備?？煽仉娍蛊髯鳛殡娍蛊鞯囊环N，指在工作過程中可以根據(jù)實際需要改變電感值 的電抗器。
[0003] 隨著大量的非線性、大容量裝置的接入電網(wǎng)，使得無功、電壓波動、接地故障等問 題頻生，很多領(lǐng)域提出了對電抗器電感實時調(diào)節(jié)與控制的要求。比如，用于抑制線路單相接 地時潛供電流的自動消弧線圈、提供無功功率補償?shù)牟⒙?lián)電抗器、在線路中用于抑制諧波 和短路電流的串聯(lián)電抗器、大型電機軟啟動的啟動電抗器，用于特（超）高壓線路中限制容 升與無功補償?shù)母邏弘娍蛊鳌?br>[0004] 可調(diào)電抗器主要分為有機械式、磁控式、電力開關(guān)式、變壓器式等。機械式可調(diào)電 抗器相對其他的可調(diào)電抗器有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、諧波含量低、可靠性高等優(yōu)點。但是機械 式可調(diào)電抗器的調(diào)節(jié)范圍不高，調(diào)節(jié)精度也比較低。磁控式可調(diào)電抗器調(diào)節(jié)范圍和精度都 比較高，具有較好的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種混合調(diào)節(jié)式可調(diào)電抗器， 通過利用旋轉(zhuǎn)鐵芯氣息旋轉(zhuǎn)改變磁路的磁阻來調(diào)節(jié)磁導(dǎo)率，以及控制低壓勵磁繞組（控制 繞組）電流，進(jìn)而達(dá)到改變通過高壓繞組（主繞組）所在鐵芯柱的磁通量大小，進(jìn)而實現(xiàn)兩 級式、寬范圍、高精度、高可靠性、可根據(jù)電網(wǎng)需要自動調(diào)節(jié)。
[0006] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0007] -種混合調(diào)節(jié)式可調(diào)電抗器，其特征在于：包括機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)和勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)；
[0008] 所述機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括定子鐵芯、旋轉(zhuǎn)鐵芯和主繞組；定子鐵芯為口字型結(jié)構(gòu)，定 子鐵芯上左右分別繞設(shè)主繞組，旋轉(zhuǎn)鐵芯兩側(cè)連接在定子鐵芯上，所述旋轉(zhuǎn)鐵芯內(nèi)開氣隙， 旋轉(zhuǎn)鐵芯由電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)；通過電機驅(qū)動控制旋轉(zhuǎn)鐵芯的旋轉(zhuǎn)角度以調(diào)節(jié)主磁路的磁阻；
[0009] 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括勵磁鐵芯和勵磁繞組、換流器；各個主繞組上下兩側(cè)各分布一 個勵磁鐵芯，勵磁鐵芯與定子鐵輒平行；每個勵磁鐵芯上勵磁繞組匝數(shù)相同，且各勵磁繞組 之間相互連接，然后連接換流器；勵磁繞組所形成的磁力線與勵磁鐵芯疊片方向平行，外部 電源通過換流器形成可控的勵磁電流經(jīng)過勵磁繞組來調(diào)節(jié)電抗器的電抗值。
[0010] 所述的混合調(diào)節(jié)式可調(diào)電抗器，其特征在于：所述定子鐵芯和旋轉(zhuǎn)鐵芯均為導(dǎo)磁 材料置片置壓而成；勵磁鐵芯為導(dǎo)磁材料置片置壓而成。
[0011] 所述的混合調(diào)節(jié)式可調(diào)電抗器，其特征在于：所述勵磁繞組之間的連接方式為并 聯(lián)、串聯(lián)或者混聯(lián)。
[0012] 所述的混合調(diào)節(jié)式可調(diào)電抗器，其特征在于：旋轉(zhuǎn)鐵芯為圓柱體結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)鐵芯兩 側(cè)由端蓋連接在定子鐵芯上，所述端蓋為非磁性材質(zhì)，旋轉(zhuǎn)鐵芯的轉(zhuǎn)軸為磁性材料疊片的 法線方向。
[0013] 所述氣隙以旋轉(zhuǎn)鐵芯一直徑為中心線呈對稱結(jié)構(gòu)，且穿過或均勻分布在轉(zhuǎn)軸周 邊。
[0014] 所述的混合調(diào)節(jié)式可調(diào)電抗器，其特征在于：當(dāng)氣隙為偶數(shù)道相互平行的直氣隙 時，氣隙對稱分布于轉(zhuǎn)軸軸心兩側(cè)；當(dāng)氣隙為奇數(shù)道相互平行的直氣隙時，中間的氣隙經(jīng)過 轉(zhuǎn)軸軸心，兩邊的氣隙對稱分布于轉(zhuǎn)軸軸心兩側(cè)。
[0015] 所述的混合調(diào)節(jié)式可調(diào)電抗器，其特征在于：所述氣隙在靠近轉(zhuǎn)軸處為與轉(zhuǎn)軸同 心的圓弧形結(jié)構(gòu)，然后兩端連通直線間隙，氣隙在轉(zhuǎn)軸兩邊對稱分布。
[0016] 所述的混合調(diào)節(jié)式可調(diào)電抗器，其特征在于：所述氣隙中填充非導(dǎo)磁材料或弱導(dǎo) 磁材料。
[0017] 所述的混合調(diào)節(jié)式可調(diào)電抗器，其特征在于：所述換流器為交-直-交換流器，前 級為單相的不控整流器或三相的不控整流器、半控整流器、PWM整流器，后級為PWM逆變器。
[0018] 作為優(yōu)選方案，所述的混合調(diào)節(jié)式可調(diào)電抗器，其特征在于：所述換流器輸出端并 聯(lián)濾波器。
[0019] 有益效果：本發(fā)明提供的一種混合調(diào)節(jié)式可調(diào)電抗器，利用旋轉(zhuǎn)鐵芯氣息旋轉(zhuǎn)改 變磁路的磁阻來調(diào)節(jié)磁導(dǎo)率，以及控制低壓勵磁繞組（控制繞組）電流，進(jìn)而達(dá)到改變通過 高壓繞組（主繞組）所在鐵芯柱的磁通量大小，進(jìn)而實現(xiàn)一種兩級式、寬范圍、高精度、高可 靠性、根據(jù)電網(wǎng)需要自動調(diào)節(jié)的可調(diào)電抗器。具有以下優(yōu)點：1、與磁控式和變壓器式等可調(diào) 電抗器相比，本發(fā)明成本低，諧波含量少，無容量限制，結(jié)構(gòu)簡單，更適合于電力系統(tǒng)等安全 可靠性要求高的應(yīng)用場合。2、相對于現(xiàn)有機械式可調(diào)電抗器，本發(fā)明調(diào)節(jié)范圍寬（理論上 可實現(xiàn)在〇~100%的額定電抗值范圍內(nèi)調(diào)節(jié)）、控制精度高（通過勵磁回路實現(xiàn)對電抗值 進(jìn)行精確控制）和輸出噪聲低等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0020] 圖1是旋轉(zhuǎn)鐵芯兩道不同形狀氣隙時可調(diào)電抗器基本結(jié)構(gòu)圖；
[0021] 圖2 (a)是某時刻旋轉(zhuǎn)鐵芯（兩道氣隙）處于0°位置示意圖（勵磁繞組串聯(lián)）；
[0022] 圖2 (b)是某時刻旋轉(zhuǎn)鐵芯（兩道氣隙）處于90°位置示意圖（勵磁繞組串聯(lián)）；
[0023] 圖3(a)是旋轉(zhuǎn)鐵芯處于0°時主磁路的磁路圖；
[0024] 圖3(b)是旋轉(zhuǎn)鐵芯處于90°時主磁路的磁路圖；
[0025] 圖4(a)是本發(fā)明衍生的另一種旋轉(zhuǎn)鐵芯結(jié)構(gòu)；
[0026] 圖4(b)是本發(fā)明衍生的一種旋轉(zhuǎn)鐵芯多道氣隙結(jié)構(gòu)；
[0027] 圖5是機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制框圖；
[0028] 圖6是勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制框圖；
[0029] 圖7是電機故障時容錯控制程序；
[0030] 圖8、圖9是低壓勵磁系統(tǒng)交直交換流器原理圖；
[0031] 圖10是勵磁繞組之間的連接方式圖。
[0032] 圖中：定子鐵芯1、旋轉(zhuǎn)鐵芯2、主繞組3、勵磁鐵芯4、勵磁繞組5、換流器6、電機7、 定子鐵輒8、氣隙9、轉(zhuǎn)軸10。
【具體實施方式】
[0033] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0034] 如圖1所示，一種混合調(diào)節(jié)式可調(diào)電抗器，包括機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)和勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)；
[0035] 所述機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括定子鐵芯1、旋轉(zhuǎn)鐵芯2和主繞組3 ;定子鐵芯1為口字型 結(jié)構(gòu)，定子鐵芯上左右分別繞設(shè)主繞組3,旋轉(zhuǎn)鐵芯2兩側(cè)連接在定子鐵芯1上，所述旋轉(zhuǎn)鐵 芯內(nèi)開氣隙9,旋轉(zhuǎn)鐵芯由電機7驅(qū)動旋轉(zhuǎn)；通過電機驅(qū)動控制旋轉(zhuǎn)鐵芯的旋轉(zhuǎn)角度以調(diào)節(jié) 主磁路的磁阻；圖5是機械調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制框圖；圖7是電機故障時容錯控制程序。
[0036] 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括勵磁鐵芯4和勵磁繞組5、換流器6 ;各個主繞組上下兩側(cè)各分 布一個勵磁鐵芯4,勵磁鐵芯與定子鐵輒8平行；每個勵磁鐵芯上勵磁繞組5匝數(shù)相同，且 各個勵磁繞組5依次串聯(lián)，然后連接換流器6 ;勵磁繞組所形成的磁力線與勵磁鐵芯疊片方 向平行，外部電源通過換流器形成可控的勵磁電流經(jīng)過勵磁繞組來調(diào)節(jié)電抗器的電抗值。 圖6是勵磁系統(tǒng)控制框圖。
[0037] 其中，定子鐵芯、旋轉(zhuǎn)鐵芯、勵磁鐵芯均為導(dǎo)磁材料疊片疊壓而成。
[0038] 本實施例中，旋轉(zhuǎn)鐵芯為圓柱體結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)鐵芯兩側(cè)由端蓋通過螺絲連接在定子 鐵芯上，所述端蓋為非磁性材質(zhì)，旋轉(zhuǎn)鐵芯的轉(zhuǎn)軸10為磁性材料疊片的法線方向。
[0039] 所述旋轉(zhuǎn)鐵芯內(nèi)開氣隙9,所述氣隙以旋轉(zhuǎn)鐵芯一直徑為中心線呈對稱結(jié)構(gòu)，且穿 過或均勻分布在轉(zhuǎn)軸周邊。
[0040] 如圖4(b)當(dāng)氣隙為偶數(shù)道相互平行的直氣隙時，氣隙對稱分布于轉(zhuǎn)軸軸心兩側(cè)； 當(dāng)氣隙為奇數(shù)道相互平行的直氣隙時，中間的氣隙經(jīng)過轉(zhuǎn)軸軸心，兩邊的氣隙對稱分布于 轉(zhuǎn)軸軸心兩側(cè)。
[0041] 本發(fā)明衍生的另一類旋轉(zhuǎn)鐵芯內(nèi)開氣隙結(jié)構(gòu)如圖4(a)所示，旋轉(zhuǎn)鐵芯內(nèi)開氣隙 在靠近轉(zhuǎn)軸處與轉(zhuǎn)軸外徑平行而呈圓弧狀，在疊片切面上，氣隙與某直徑呈對稱結(jié)構(gòu)，同側(cè) 氣隙之間相互平行，各氣隙的圓弧狀部分與同側(cè)轉(zhuǎn)軸外圓平行。
[0042] 當(dāng)為一道氣隙時，則氣隙經(jīng)過旋轉(zhuǎn)鐵芯轉(zhuǎn)軸軸心；若為兩道氣隙，則兩道氣隙對稱 分布于轉(zhuǎn)軸軸心兩側(cè)，以此類推。旋轉(zhuǎn)鐵芯內(nèi)開氣隙在靠近轉(zhuǎn)軸處與轉(zhuǎn)軸外徑平行而呈圓 弧狀，在疊片切面上，氣隙與某直徑呈對稱結(jié)構(gòu)，同側(cè)氣隙之間相互平行，各氣隙的圓弧狀 部分與同側(cè)轉(zhuǎn)軸外圓平行。
[0043] 當(dāng)然，所述氣隙中也可